Stadien und Arten der Meiose. Proteinmechanismen der Meiose Wer hat die Meiose entdeckt?

Meiose

Grundlegende Konzepte und Definitionen

Meiose ist eine besondere Art der Teilung eukaryotischer Zellen, bei der die anfängliche Chromosomenzahl um das Zweifache reduziert wird (aus dem Altgriechischen). Mayonnaise" - weniger - und von " Meiose" - verringern). Oft wird von einer Abnahme der Chromosomenzahl gesprochen die Ermäßigung.

Ursprüngliche Anzahl der Chromosomen in Meiozyten(Zellen, die in die Meiose eintreten) wird genannt diploide Chromosomenzahl (2N) Die Anzahl der Chromosomen in Zellen, die durch Meiose entstehen, wird genannt haploide Chromosomenzahl (N).

Die minimale Anzahl von Chromosomen in einer Zelle wird als Kernzahl bezeichnet ( X). Die Grundzahl der Chromosomen in einer Zelle entspricht der Mindestmenge an genetischer Information (der Mindestmenge an DNA), die als Gen bezeichnet wird. Ö m. Anzahl der Gene Ö mov in einer Zelle wird als Gen bezeichnet Ö Vielfache Zahl (Ω). Bei den meisten mehrzelligen Tieren, bei allen Gymnospermen und bei vielen Angiospermen gibt es das Konzept der Haploidie-Diploidie und das Konzept des Gens Ö Viele Zahlen stimmen überein. Zum Beispiel bei einer Person N=X=23 und 2 N=2X=46.

Das Hauptmerkmal der Meiose ist Konjugation(Paarung) homologe Chromosomen mit ihrer anschließenden Divergenz in verschiedene Zellen. Als meiotische Verteilung der Chromosomen zwischen Tochterzellen wird bezeichnet Chromosomentrennung.

Eine kurze Geschichte der Entdeckung der Meiose

Separate Phasen der Meiose bei Tieren wurden von W. Flemming (1882) und bei Pflanzen von E. Strasburger (1888) und dann vom russischen Wissenschaftler V. I. beschrieben. Beljajew. Gleichzeitig (1887) begründete A. Weissman theoretisch die Notwendigkeit der Meiose als Mechanismus zur Aufrechterhaltung einer konstanten Chromosomenzahl. Die erste detaillierte Beschreibung der Meiose in Kaninchen-Oozyten stammt von Winiworth (1900). Die Erforschung der Meiose ist noch nicht abgeschlossen.

Allgemeiner Verlauf der Meiose

Eine typische Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Zellteilungen bzw. Zellteilungen Meiose I Und Meiose II. Bei der ersten Teilung halbiert sich die Zahl der Chromosomen, daher spricht man von der ersten meiotischen Teilung die Ermäßigung, weniger oft heterotypisch. In der zweiten Abteilung ändert sich die Anzahl der Chromosomen nicht; diese Abteilung heißt gleichwertig(ausgleichend), seltener - homöotypisch. Die Ausdrücke „Meiose“ und „Reduktionsteilung“ werden oft synonym verwendet.

Interphase

Prämeiotische Interphase unterscheidet sich von der üblichen Interphase dadurch, dass der Prozess der DNA-Replikation nicht zu Ende geht: Etwa 0,2 ... 0,4 % der DNA bleiben unverdoppelt. Somit beginnt die Zellteilung in der synthetischen Phase des Zellzyklus. Daher wird die Meiose im übertragenen Sinne als vorzeitige Mitose bezeichnet. Im Allgemeinen kann jedoch davon ausgegangen werden, dass in einer diploiden Zelle (2 N) Der DNA-Gehalt beträgt 4 Mit.

In Gegenwart von Zentriolen verdoppeln sie sich, so dass in der Zelle zwei Diplosomen entstehen, die jeweils ein Zentriolenpaar enthalten.

Die erste Teilung der Meiose (Reduktionsteilung)., oder Meiose I)

Das Wesen der Reduktionsteilung besteht darin, die Anzahl der Chromosomen um die Hälfte zu reduzieren: Aus der ursprünglichen diploiden Zelle werden zwei haploide Zellen mit zwei Chromatidchromosomen gebildet (jedes Chromosom enthält zwei Chromatiden).

Prophase 1(Prophase der ersten Liga) besteht aus mehreren Phasen:

Leptotena(Stadium dünner Fäden). Chromosomen sind unter einem Lichtmikroskop als Kugel aus dünnen Filamenten sichtbar. Von frühem Leptoten spricht man, wenn die Chromosomenstränge noch sehr schlecht sichtbar sind Proleptothen.

Zygoten(Stadium der Zusammenführung von Threads). geht weiter Konjugation homologer Chromosomen(von lat. Konjugation- Verbindung, Paarung, vorübergehende Zusammenführung). Homologe Chromosomen (oder Homologe) sind Chromosomen, die einander morphologisch und genetisch ähnlich sind. In normalen diploiden Organismen sind homologe Chromosomen gepaart: Ein diploider Organismus erhält ein Chromosom von einem Paar von der Mutter und das andere vom Vater. Wenn sie konjugiert werden, bilden sie sich Bivalente. Jedes Bivalent ist ein relativ stabiler Komplex aus einem Paar homologer Chromosomen. Homologe werden durch Proteine ​​zusammengehalten synaptonemale Komplexe. Ein synaptonemaler Komplex kann nur zwei Chromatiden an einem Punkt binden. Die Anzahl der Bivalente entspricht der haploiden Anzahl der Chromosomen. Ansonsten werden Bivalente genannt Tetraden, da jedes Bivalent 4 Chromatiden enthält.

Pachyten(Stadium der dicken Filamente). Chromosomen spiralisieren, ihre Längsheterogenität ist deutlich sichtbar. Die DNA-Replikation ist abgeschlossen (eine besondere Pachyten-DNA). Ende überqueren Kreuzung von Chromosomen, wodurch Chromatidenabschnitte ausgetauscht werden.

Diploten(Doppelstrangstufe). Homologe Chromosomen in Bivalenten stoßen sich gegenseitig ab. Sie sind an separaten Punkten verbunden, die aufgerufen werden Chiasma(aus den altgriechischen Buchstaben χ – „chi“).

Diakinese(Stadium der Divergenz der Bivalente). An der Peripherie des Kerns befinden sich getrennte Bivalente.

Metaphase I(Metaphase der ersten Liga)

IN Prometaphase I die Kernhülle zerfällt (Fragmente). Die Spindel entsteht. Als nächstes kommt es zur Metakinese – die Bivalente bewegen sich zur Äquatorialebene der Zelle.

Anaphase I(Anaphase der ersten Liga)

Die homologen Chromosomen, aus denen jedes Bivalent besteht, trennen sich und jedes Chromosom bewegt sich zum nächsten Pol der Zelle. Eine Trennung der Chromosomen in Chromatiden findet nicht statt. Der Prozess, durch den Chromosomen auf Tochterzellen verteilt werden, wird genannt Chromosomentrennung.

Telophase I(Telophase der ersten Liga)

Homologe Zweichromatid-Chromosomen divergieren vollständig zu den Polen der Zelle. Normalerweise erhält jede Tochterzelle von jedem Homologenpaar ein homologes Chromosom. Zwei haploid Kerne, die halb so viele Chromosomen enthalten wie der Kern der ursprünglichen diploiden Zelle. Jeder haploide Kern enthält nur einen Chromosomensatz, das heißt, jedes Chromosom wird nur durch ein Homolog repräsentiert. Der DNA-Gehalt in Tochterzellen beträgt 2 Mit.

In den meisten Fällen (aber nicht immer) wird Telophase I begleitet von Zytokinese .

Interkinese

Interkinese ist das kurze Intervall zwischen zwei meiotischen Teilungen. Sie unterscheidet sich von der Interphase dadurch, dass DNA-Replikation, Chromosomenverdopplung und Zentriolverdopplung nicht stattfinden: Diese Prozesse fanden in der prämeiotischen Interphase und teilweise in der Prophase I statt.

Der zweite Abschnitt der Meiose (äquatorialer Abschnitt)., oder Meiose II)

Während der zweiten Teilung der Meiose kommt es zu keiner Abnahme der Chromosomenzahl. Die Essenz der Gleichungsteilung ist die Bildung von vier haploiden Zellen mit einzelnen Chromatidchromosomen (jedes Chromosom enthält ein Chromatid).

Prophase II(Prophase der zweiten Liga)

Unterscheidet sich nicht wesentlich von der Prophase der Mitose. Unter dem Lichtmikroskop sind Chromosomen als dünne Filamente sichtbar. In jeder Tochterzelle wird eine Teilungsspindel gebildet.

Metaphase II(Metaphase der zweiten Liga)

Chromosomen befinden sich unabhängig voneinander in den Äquatorialebenen haploider Zellen. Diese Äquatorialebenen können in derselben Ebene liegen, parallel zueinander oder senkrecht zueinander sein.

Anaphase II(Anaphase der zweiten Liga)

Chromosomen trennen sich in Chromatiden (wie bei der Mitose). Die resultierenden Einzelchromatid-Chromosomen wandern als Teil von Anaphase-Gruppen zu den Polen der Zellen.

Telophase II(Telophase der zweiten Liga)

Einzelne Chromatidchromosomen sind vollständig an die Pole der Zelle gewandert, es bilden sich Kerne. Der DNA-Gehalt in jeder Zelle wird minimal und beträgt 1 Mit.

Arten der Meiose und ihre biologische Bedeutung

Im Allgemeinen werden infolge der Meiose aus einer diploiden Zelle vier haploide Zellen gebildet. Bei Gametische Meiose Aus den gebildeten haploiden Zellen werden Gameten gebildet. Diese Art der Meiose ist charakteristisch für Tiere. Gametische Meiose ist eng damit verbunden Gametogenese Und Düngung. Bei Zygote Und Sporenmeiose Aus den resultierenden haploiden Zellen entstehen Sporen oder Zoosporen. Diese Arten der Meiose sind charakteristisch für niedere Eukaryoten, Pilze und Pflanzen. Die Sporenmeiose ist eng damit verbunden Sporogenese. Auf diese Weise, Meiose ist die zytologische Grundlage der sexuellen und asexuellen (Sporen-)Reproduktion.

Die biologische Bedeutung der Meiose Es besteht darin, die Konstanz der Chromosomenzahl bei Vorhandensein des Sexualprozesses aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus kam es aufgrund des Übergangs zu Rekombination- die Entstehung neuer Kombinationen erblicher Neigungen in den Chromosomen. Meiose bietet auch kombinatorische Variabilität- die Entstehung neuer Kombinationen erblicher Neigungen bei der weiteren Befruchtung.

Der Verlauf der Meiose wird durch den Genotyp des Organismus unter der Kontrolle von Sexualhormonen (bei Tieren), Phytohormonen (bei Pflanzen) und vielen anderen Faktoren (z. B. Temperatur) gesteuert.

Die Meiose findet in den Zellen von Organismen statt, die sich sexuell vermehren.

Die biologische Bedeutung des Phänomens wird durch eine neue Reihe von Merkmalen der Nachkommen bestimmt.

In diesem Artikel werden wir das Wesentliche dieses Prozesses betrachten und ihn der Klarheit halber in der Abbildung darstellen, die Reihenfolge und Dauer der Keimzellteilung sehen und auch herausfinden, welche Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Mitose und Meiose bestehen.

Was ist Meiose?

Ein Prozess, der mit der Bildung von vier Zellen mit einem einzigen Chromosomensatz aus einer Quelle einhergeht.

Die genetische Information jeder neu gebildeten Zelle entspricht der Hälfte des Satzes somatischer Zellen.

Phasen der Meiose

Die meiotische Teilung umfasst zwei Phasen, die jeweils aus vier Phasen bestehen.

Erste Division

Beinhaltet Prophase I, Metaphase I, Anaphase I und Telophase I.

Prophase I

In diesem Stadium werden zwei Zellen mit einem halben Satz genetischer Informationen gebildet. Die Prophase der ersten Liga umfasst mehrere Etappen. Ihr geht die prämeiotische Interphase voraus, in der die DNA-Replikation stattfindet.

Dann kommt es zu einer Kondensation, die während der Leptotenbildung lange dünne Filamente mit einer Proteinachse bildet. Dieser Faden wird mit Hilfe von Endverlängerungen – Befestigungsscheiben – an der Kernmembran befestigt. Die Hälften der verdoppelten Chromosomen (Chromatiden) sind noch nicht unterscheidbar. Bei näherer Betrachtung sehen sie aus wie monolithische Strukturen.

Als nächstes kommt das Zygotenstadium. Homologe verschmelzen zu Bivalenten, deren Anzahl einer einzelnen Chromosomenzahl entspricht. Der Prozess der Konjugation (Verbindung) erfolgt zwischen Paaren, die in genetischer und morphologischer Hinsicht ähnlich sind. Darüber hinaus beginnt die Interaktion an den Enden und breitet sich entlang der Chromosomenkörper aus. Ein Komplex von Homologen, die durch eine Proteinkomponente verbunden sind, ist eine Bivalente oder Tetrade.

Die Spiralisierung erfolgt im Stadium der dicken Filamente – Pachyten. Hier ist die DNA-Vervielfältigung bereits abgeschlossen, das Crossing-over beginnt. Dabei handelt es sich um einen Austausch homologer Seiten. Dadurch entstehen verknüpfte Gene mit neuer Erbinformation. Die Transkription erfolgt parallel. Dichte Abschnitte der DNA – Chromomere – werden aktiviert, was zu einer Veränderung der Chromosomenstruktur nach dem „Lampenbürsten“-Typ führt.

Homologe Chromosomen kondensieren, verkürzen sich, divergieren (mit Ausnahme der Verbindungspunkte – Chiasma). Dies ist ein Stadium in der Biologie von Diplotän oder Diktyoten. Chromosomen sind in diesem Stadium reich an RNA, die in denselben Bereichen synthetisiert wird. Von den Eigenschaften her ist letzteres nahezu informativ.

Schließlich divergieren die Bivalente zur Peripherie des Kerns hin. Letztere verkürzen sich, verlieren ihre Nukleolen, werden kompakt und sind nicht mehr mit der Kernhülle verbunden. Dieser Vorgang wird Diakinese (Übergang zur Zellteilung) genannt.

Metaphase I

Als nächstes bewegen sich die Bivalente zur Mittelachse der Zelle. Von jedem Zentromer gehen Teilungsspindeln ab, jedes Zentromer ist von beiden Polen gleich weit entfernt. Kleine Amplitudenbewegungen der Fäden halten sie in dieser Position.

Anaphase I

Aus zwei Chromatiden aufgebaute Chromosomen divergieren. Die Rekombination erfolgt mit einer Abnahme der genetischen Vielfalt (aufgrund des Fehlens von Genen, die sich in Loci (Bereichen) von Homologen befinden).

Telophase I

Das Wesen der Phase ist die Divergenz der Chromatiden mit ihren Zentromeren zu gegenüberliegenden Teilen der Zelle. In einer tierischen Zelle erfolgt die zytoplasmatische Teilung, in einer Pflanzenzelle die Bildung einer Zellwand.

Zweite Division

Nach der Interphase der ersten Teilung ist die Zelle für die zweite Phase bereit.

Prophase II

Je länger die Telophase ist, desto kürzer ist die Dauer der Prophase. Chromatiden reihen sich entlang der Zelle auf und bilden mit ihren Achsen einen rechten Winkel zu den Filamenten der ersten meiotischen Teilung. In diesem Stadium verkürzen und verdicken sie sich, die Nukleolen zerfallen.

Metaphase II

Die Zentromere liegen wiederum in der Äquatorialebene.

Anaphase II

Chromatiden trennen sich voneinander und bewegen sich in Richtung der Pole. Jetzt heißen sie Chromosomen.

Telophase II

Despiralisierung, Dehnung der gebildeten Chromosomen, Verschwinden der Teilungsspindel, Verdoppelung der Zentriolen. Der haploide Kern ist von einer Kernmembran umgeben. Es bilden sich vier neue Zellen.

Vergleichstabelle von Mitose und Meiose

Die Merkmale und Unterschiede werden in der Tabelle kurz und übersichtlich dargestellt.

Die präsentierten Daten sind ein Diagramm der Unterschiede, und die Ähnlichkeiten werden auf die gleichen Phasen, DNA-Replikation und -Knäuelung vor Beginn des Zellzyklus, reduziert.

Die biologische Bedeutung der Meiose

Welche Rolle spielt die Meiose:

1. Ergibt durch Crossover neue Kombinationen von Genen.
2. Unterstützt kombinative Variabilität. Meiose ist die Quelle neuer Merkmale in einer Population.
3. Hält eine konstante Anzahl von Chromosomen aufrecht.

Abschluss

Meiose ist ein komplexer biologischer Prozess, bei dem vier Zellen gebildet werden und durch Kreuzung neue Merkmale entstehen.

Die Bildung spezialisierter Keimzellen oder Gameten aus undifferenzierten Stammzellen.

Mit einer Abnahme der Chromosomenzahl infolge der Meiose kommt es im Lebenszyklus zu einem Übergang von der diploiden Phase zur haploiden Phase. Die Wiederherstellung der Ploidie (Übergang von der haploiden zur diploiden Phase) erfolgt als Folge des Sexualprozesses.

Aufgrund der Tatsache, dass in der Prophase des ersten Stadiums eine paarweise Verschmelzung (Konjugation) homologer Chromosomen stattfindet, ist der korrekte Verlauf der Meiose nur in diploiden Zellen oder sogar in polyploiden (tetra-, hexaploiden usw.) Zellen möglich ). Meiose kann auch in ungeraden Polyploiden (tri-, pentaploiden usw. Zellen) auftreten, aber bei ihnen kommt es aufgrund der Unfähigkeit, eine paarweise Fusion der Chromosomen in der Prophase I sicherzustellen, zu einer Chromosomendivergenz mit Störungen, die die Lebensfähigkeit der Zelle oder der Zellen gefährden Daraus entwickelte sich ein vielzelliger haploider Organismus.

Derselbe Mechanismus liegt der Sterilität interspezifischer Hybriden zugrunde. Da interspezifische Hybriden die Chromosomen von Eltern verschiedener Arten im Zellkern vereinen, können sich die Chromosomen in der Regel nicht konjugieren. Dies führt zu Störungen der Chromosomendivergenz während der Meiose und letztendlich zur Nichtlebensfähigkeit von Keimzellen, den Gameten. Chromosomenmutationen (großflächige Deletionen, Duplikationen, Inversionen oder Translokationen) erlegen auch bestimmte Einschränkungen bei der Chromosomenkonjugation auf.

Phasen der Meiose

Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten mit einer kurzen Zwischenphase dazwischen.

• Prophase I- Die Prophase der ersten Division ist sehr komplex und besteht aus 5 Phasen:

• Leptotena oder Leptonem- Packung der Chromosomen, Kondensation der DNA unter Bildung von Chromosomen in Form dünner Fäden (Chromosomen verkürzen sich).
• Zygoten oder Zygonem- Konjugation tritt auf - die Verbindung homologer Chromosomen unter Bildung von Strukturen, die aus zwei verbundenen Chromosomen, sogenannten Tetraden oder Bivalenten, bestehen, und deren weitere Verdichtung.
• Pachyten oder Pachinema- (das längste Stadium) Crossover (Crossover), Austausch von Stellen zwischen homologen Chromosomen; Homologe Chromosomen bleiben miteinander verbunden.
• Diploten oder Diplonem- es kommt zu einer teilweisen Dekondensation der Chromosomen, während ein Teil des Genoms funktionieren kann, Transkriptionsprozesse (RNA-Bildung), Translation (Proteinsynthese) stattfinden; Homologe Chromosomen bleiben miteinander verbunden. Bei einigen Tieren nehmen Chromosomen in Eizellen in diesem Stadium der meiotischen Prophase die charakteristische Form von Lampbrush-Chromosomen an.
• Diakinese- Die DNA verdichtet sich wieder so weit wie möglich, synthetische Prozesse werden gestoppt, die Kernhülle löst sich auf; Zentriolen divergieren zu den Polen hin; Homologe Chromosomen bleiben miteinander verbunden.

Am Ende der Prophase I wandern die Zentriolen zu den Zellpolen, es bilden sich Spindelfasern, die Kernmembran und die Nukleolen werden zerstört.

• Metaphase I- Bivalente Chromosomen reihen sich entlang des Äquators der Zelle aneinander.
• Anaphase I- Mikrotubuli ziehen sich zusammen, Bivalente teilen sich und Chromosomen divergieren in Richtung der Pole. Es ist wichtig zu beachten, dass aufgrund der Konjugation der Chromosomen im Zygoten ganze Chromosomen, die aus jeweils zwei Chromatiden bestehen, zu den Polen hin divergieren und nicht einzelne Chromatiden wie bei der Mitose.
• Telophase I

Die zweite Teilung der Meiose folgt unmittelbar auf die erste, ohne ausgeprägte Interphase: Es gibt keine S-Periode, da vor der zweiten Teilung keine DNA-Replikation stattfindet.

• Prophase II- Es kommt zu einer Kondensation der Chromosomen, das Zellzentrum teilt sich und die Produkte seiner Teilung divergieren zu den Polen des Kerns, die Kernhülle wird zerstört, es entsteht eine Spaltspindel.
• Metaphase II- Einwertige Chromosomen (bestehend aus jeweils zwei Chromatiden) liegen am „Äquator“ (im gleichen Abstand von den „Polen“ des Kerns) in derselben Ebene und bilden die sogenannte Metaphasenplatte.
• Anaphase II- Univalente teilen sich und Chromatiden divergieren zu den Polen hin.
• Telophase II Chromosomen despiralisieren und die Kernmembran erscheint.

Bedeutung

• Bei sich sexuell fortpflanzenden Organismen wird die Verdoppelung der Chromosomenzahl in jeder Generation verhindert, da es bei der Bildung von Keimzellen durch Meiose zu einer Verringerung der Chromosomenzahl kommt.
• Die Meiose bietet die Möglichkeit zur Entstehung neuer Genkombinationen (kombinative Variabilität), da es zur Bildung genetisch unterschiedlicher Gameten kommt.
• Die Verringerung der Chromosomenzahl führt zur Bildung „reiner Gameten“, die nur ein Allel des entsprechenden Locus tragen.
• Die Lage der Bivalente der Äquatorialplatte der Spindel in Metaphase 1 und der Chromosomen in Metaphase 2 wird zufällig bestimmt. Die anschließende Divergenz der Chromosomen in der Anaphase führt zur Bildung neuer Allelkombinationen in Gameten. Die unabhängige Trennung der Chromosomen ist das Herzstück des dritten Mendelschen Gesetzes.

Anmerkungen

Literatur

• Babynin E. V. Molekularer Mechanismus der homologen Rekombination bei der Meiose: Ursprung und biologische Bedeutung. Zytologie, 2007, 49, N 3, 182-193.
• Alexander Markow. Auf dem Weg, das Geheimnis der Meiose zu lüften. Laut Artikel: Yu. F. Bogdanov. Entwicklung der Meiose bei einzelligen und mehrzelligen Eukaryoten. Aromorphose auf zellulärer Ebene. Journal of General Biology, Bd. 69, 2008. Nr. 2, März-April. Buchseite 102-117
• „Variation und Evolution der Meiose“ – Yu. F. Bogdanov, 2003
• Biologie: Zulagen für Studienbewerber: In 2 Bänden. T.1.-B63 2. Aufl., korrigiert. und zusätzlich - M.: RIA "New Wave": Verlag Umerenkov, 2011.-500er.

Wikimedia-Stiftung. 2010 .

Zweimal. Sie erfolgt in zwei Stadien (Reduktions- und Gleichstellungsstadium der Meiose). Meiose sollte nicht mit Gametogenese verwechselt werden – der Bildung spezialisierter Keimzellen oder Gameten aus undifferenzierten Stammzellen.

Mit einer Abnahme der Chromosomenzahl infolge der Meiose kommt es im Lebenszyklus zu einem Übergang von der diploiden Phase zur haploiden Phase. Die Wiederherstellung der Ploidie (Übergang von der haploiden zur diploiden Phase) erfolgt als Folge des Sexualprozesses.

Aufgrund der Tatsache, dass in der Prophase des ersten Stadiums eine paarweise Verschmelzung (Konjugation) homologer Chromosomen stattfindet, ist der korrekte Verlauf der Meiose nur in diploiden Zellen oder sogar in polyploiden (tetra-, hexaploiden usw.) Zellen möglich ). Meiose kann auch in ungeraden Polyploiden (tri-, pentaploiden usw. Zellen) auftreten, aber bei ihnen kommt es aufgrund der Unfähigkeit, eine paarweise Fusion der Chromosomen in der Prophase I sicherzustellen, zu einer Chromosomendivergenz mit Störungen, die die Lebensfähigkeit der Zelle oder der Zellen gefährden Daraus entwickelte sich ein vielzelliger haploider Organismus.

Derselbe Mechanismus liegt der Sterilität interspezifischer Hybriden zugrunde. Da interspezifische Hybriden die Chromosomen von Eltern verschiedener Arten im Zellkern vereinen, können sich die Chromosomen in der Regel nicht konjugieren. Dies führt zu Störungen der Divergenz der Chromosomen während der Meiose und letztendlich zur Nichtlebensfähigkeit von Keimzellen bzw. Gameten (das wichtigste Mittel zur Bekämpfung dieses Problems ist die Verwendung polyploider Chromosomensätze, da in diesem Fall jedes Chromosom mit konjugiert das entsprechende Chromosom seines Satzes). Chromosomenumlagerungen (großflächige Deletionen, Duplikationen, Inversionen oder Translokationen) erlegen auch bestimmte Einschränkungen bei der Chromosomenkonjugation auf.

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  Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten mit einer kurzen Zwischenphase dazwischen.

  • Prophase I- Die Prophase der ersten Division ist sehr komplex und besteht aus 5 Phasen:
  • Leptotena, oder Leptonem- Packung der Chromosomen, Kondensation der DNA unter Bildung von Chromosomen in Form dünner Fäden (Chromosomen verkürzen sich).
  • Zygoten, oder Zygonem- Konjugation tritt auf - die Verbindung homologer Chromosomen unter Bildung von Strukturen, die aus zwei verbundenen Chromosomen, sogenannten Tetraden oder Bivalenten, bestehen, und deren weitere Verdichtung.
  • Pachyten, oder Pachinema- (das längste Stadium) - an manchen Stellen sind homologe Chromosomen eng miteinander verbunden und bilden Chiasmen. Bei ihnen kommt es zum Crossing Over – dem Austausch von Stellen zwischen homologen Chromosomen.
  • Diploten, oder Diplonem- es kommt zu einer teilweisen Dekondensation der Chromosomen, während ein Teil des Genoms funktionieren kann, Transkriptionsprozesse (RNA-Bildung), Translation (Proteinsynthese) stattfinden; Homologe Chromosomen bleiben miteinander verbunden. Bei einigen Tieren nehmen die Chromosomen in Eizellen in diesem Stadium der meiotischen Prophase die charakteristische Form von Lampenbürstenchromosomen an.
  • Diakinese- Die DNA verdichtet sich wieder so weit wie möglich, synthetische Prozesse werden gestoppt, die Kernhülle löst sich auf; Zentriolen divergieren zu den Polen hin; Homologe Chromosomen bleiben miteinander verbunden.

  Am Ende der Prophase I wandern Zentriolen zu den Polen der Zelle, es bilden sich Spindelfasern und die Kernmembran und Nukleolen werden zerstört.

  • Metaphase I- Bivalente Chromosomen reihen sich entlang des Äquators der Zelle aneinander.
  • Anaphase I- Mikrotubuli ziehen sich zusammen, Bivalente teilen sich und Chromosomen divergieren in Richtung der Pole. Es ist wichtig zu beachten, dass aufgrund der Konjugation der Chromosomen im Zygoten ganze Chromosomen, die aus jeweils zwei Chromatiden bestehen, zu den Polen hin divergieren und nicht einzelne Chromatiden wie bei der Mitose.
  • Telophase I

  Die zweite Teilung der Meiose folgt unmittelbar auf die erste, ohne ausgeprägte Interphase: Es gibt keine S-Periode, da vor der zweiten Teilung keine DNA-Replikation stattfindet.

  • Prophase II- Es kommt zu einer Kondensation der Chromosomen, das Zellzentrum teilt sich und die Produkte seiner Teilung divergieren zu den Polen des Kerns, die Kernhülle wird zerstört, eine Teilungsspindel wird senkrecht zur ersten Spindel gebildet.
  • Metaphase II- Einwertige Chromosomen (bestehend aus jeweils zwei Chromatiden) liegen am „Äquator“ (im gleichen Abstand von den „Polen“ des Kerns) in derselben Ebene und bilden die sogenannte Metaphasenplatte.
  • Anaphase II- Univalente teilen sich und Chromatiden divergieren zu den Polen hin.
  • Telophase II Chromosomen despiralisieren und die Kernmembran erscheint.

  Dadurch entstehen aus einer diploiden Zelle vier haploide Zellen. In Fällen, in denen Meiose mit Gametogenese verbunden ist (z. B. bei mehrzelligen Tieren), während der Entwicklung